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乳酸菌发酵胡萝卜汁的工艺研究开题报告-生物科

2013-05-05 01:04 1本课题来源及研究的目的和意义
1.1 本课题来源：
 石河子大学(设计)任务书。
1.2研究的目的
 为了寻求乳酸菌发酵胡萝卜汁的最佳工艺,采用正交实验法研究发酵胡萝卜汁各参数的不同组合对发酵胡萝卜汁感官质量的影响,通过对产品感官质量评定,进而获得了发酵胡萝卜汁的优化参数组合。
1.3研究的意义"
 随着人们生活水平提高,健康意识的增强,对饮料的选择也发生了很大的变化,果蔬汁饮料因其含有丰富的维生素!矿物质!微量元素等,作为一种健康饮品,越来越受到消费者的青睐.近年来,新技术特别是现代发酵技术的应用,更加丰富了果蔬饮料的品种.中国拥有丰富的水果与蔬菜资源,非常适合发展果蔬型饮料,同时它还有利于提高果蔬原料的附加值,有利于促进农业产业化的共同发展,因此,发展果蔬饮料于国于民于企业都是极其有利的事"本研究以胡萝卜为原料,利用乳酸菌作为菌种,采用正交实验优化胡萝卜汁饮料的发酵工艺,为发酵胡萝卜汁的工业化生产提供理论依据"
 目前，人们对饮料的花色品种、质量要求越来越高，消费趋向于营养、健康。蔬菜汁、蔬菜饮料作为方便营养食品，越来越受到消费者的欢迎。发达的蔬菜汁饮料发展很快，例如日本2000年番茄汁产量41.4 万ｔ，蔬菜混合汁5万ｔ，其它蔬菜汁7万t。我国蔬菜汁饮料起步较晚，但其产业化发展前景和市场前景被业内普遍看好，被认为是21世纪最具潜力的饮料。但总体来说， 我国蔬菜汁发展缓慢， 其主要原因是蔬菜经过传统加工处理， 特别是高温热处理后， 色泽变差， 风味变劣， 难为消费者接受。长期以来， 科研工作者进行了大量的研究， 采用中、低温加工、生物技术等新方法加工果蔬汁， 取得了较好的效果。其中乳酸发酵蔬菜汁是一种采用生物发酵和冷杀菌技术生产的新型饮料， 它兼有乳酸发酵和蔬菜汁的优点胡萝卜是当前流行的保健蔬菜之一， 它不仅含有显著高于其它蔬菜的重要营养素， 如类胡萝卜素含量400μｇ／100ｇ、硒 2.8μｇ／100ｇ， 具有提高人体免疫力和防治多种疾病的功效， 如防治 ＶＡ缺乏症、肺结核、营养不良、贫血、小儿软骨病、食欲不振、眼干燥症、呼吸道和胃肠道疾病， 还有降压、强心、抗过敏、防癌抗癌等功效
2 本课题国内(外)研究现状及分析
2.1胡萝卜加工研究现状
 胡萝卜含有丰富的胡萝卜素。属常见水果蔬菜之首。但胡萝卜的工业开发水平和市场占有率都落后于水果加工食品和番茄加工食品。影响胡萝卜加工食品发展的原因主要有三个方面：
2.1.1胡萝卜不具有水果的良好风味，也不具有番茄的适口酸味．单独食用味不甚佳。因此，胡萝卜自身存在的异味是影响胡萝卜加工食品发展的首要原因。
2.1.2尽管有优质的原料，但缺少相应的加工技术和设备。如目前胡萝卜的榨汁工艺大都延用水果榨汁工艺和设备，这种 设备适应于薄壁细胞的水果果肉和以提取水溶性成分为工艺目标的果汁加工。而胡萝卜属于根类蔬菜，细胞间质发达细胞壁坚实。胡萝卜素属于脂溶性，不是水溶性。因此，采用水果加工工艺和设备加工胡萝卜，其胡萝卜素的提取率均较低。
2.1.3胡萝卜与人体健康的现代医学研究还不够深入和全面。高胡萝卜素含量浓缩汁是医药保健食品的重要原料。长期食用胡萝卜加工品有养粘膜、不易感冒、健美、抗癌作用，而且对眼睛特别好。中国科学院石家庄农业现代化研究所采用非酶法充分破坏细胞间质，采用物理法分离细胞间隙并最终完全打破细胞壁，采用物理法将细胞壁与胡萝卜素和核酸物质充分分离等工艺，是提高胡萝卜素提取率和提高胡萝卜素含量的关键工艺。其胡萝卜素提取率可达70％左右，居国际领先。
2.2 乳酸菌及乳酸菌制品研究现状
乳酸菌的应用历史非常悠久，在古代，人类就已在酿造食品方面使用了乳酸菌。但是科学的研究和掌握其微生物学行性质并用之于开拓新的领域，还是近代的事。因此，可以说，乳酸菌是即古老又新兴的一个微生物应用领域。 （科教作文网http://zw.ΝsΕAc.com发布）
 乳酸菌是以能够产生乳酸而得名的一类细菌的总称，从分类上主要是乳杆菌属（Lactobacillvs）、片球菌属(Pediococcvs)、链球菌属、 (Streptococcvs)、明串珠菌属(Levconostoc)的细菌。乳酸菌多为杆状或球状，革兰氏阳性，大多数不运动，不生芽孢，过氧化氢酶阴性，对营养要求比较严格，微好氧到厌氧。
 根据乳酸菌对葡萄糖的代谢形式，可分为同型乳酸菌发酵(Homolactic acid fermentation)和异型乳酸菌发酵， (Heterolactrc acid fermentation).前者发酵葡萄糖产生乳酸，后者除产生乳酸外，还能产生醋酸、乙醇和二氧化碳等。两类乳酸菌的代谢途径是不同的，前者为EMP途径，后者为HMP途径,其代谢反应如下：
 同型乳酸菌发酵       
 C6H12O6              2CH3CHOHCOOH
 葡萄糖             乳酸
 异型乳酸菌发酵 @型     
 3C6H12O6 + H2O             2C6H12O6+ CH3CHOHCOOH + CH3COOH + CO2
 葡萄糖                  甘露醇    乳酸         乙醇
 β型
 C6H12O6                          CH3CHOHCOOH  +  CH3COOH  + CO2
 甘露醇               乳酸         乙醇
    近年来，新型营养饮料的研究日益广泛和深入，乳酸菌的发酵产品受到世界上的很多国家的重视。乳酸发酵产品的特点是富含大量乳酸等有机酸、多种氨基酸及酶类成分，具有独特的风味，产品有一定的酸度，便于保存，长期食用有益于人体健康，具有一定的保健功能。乳酸发酵果蔬汁既保持了果蔬本身的营养成分，又有乳酸发酵的优点，是一种理想的保健型饮料。 （科教范文网http://fw.nseac.com）
    发酵饮料生产中常用的乳酸菌大多是乳杆菌属、片球菌属、链球菌属、明串珠菌属。其中链球菌属和链球菌属中的部分菌种是同型乳酸菌，乳杆菌属和明串珠菌属的部分菌种为异型乳酸菌。同型乳酸菌
和异型乳酸菌的代谢途径、中间产物和最终产物是不同的，因此回影响到发酵的内在质量和产品风味，所以在饮料生产中应根据不同产品，合理的选用不同的乳酸菌。
    近年来，果汁、菜汁生产的先进技术已达到很高的水平。如超滤澄清技术、冷冻、反渗透浓缩技、混浊态汁稳定技术、高压提取芳香物质技术、电渗析水处理技术、无菌包装技术、为提高出汁率的带式榨汁技术等。这些先进技术对果汁、菜汁生产的发展起着重要的作用。生产工艺中的关键工序已经进入膜技术的研究水平，苹果澄清汁技术已经在美国、联邦德国苹果澄清汁生产中的到应用。最近几年，我国从先进国家引进了工业化自动化果汁、果酱、饮料生产线，正在改变着我国饮料生产的落后状况。
3 本课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析。
3.1本课题任务要求
 以胡萝卜为原料， 对乳酸菌发酵胡萝卜汁的加工工艺进行了初步探讨，主要任务是掌握生产乳酸菌发酵胡萝卜饮料最佳生产工艺。对发酵过程中胡萝卜汁浓度,蔗糖添加量,接种量,菌种比例和发酵温度进行分析， 并采用正交试验， 筛选出最佳乳酸菌发酵胡萝卜汁工艺和最佳配方。
3.2 实现预期目标的可行性分析
 食品学院现有条件基本具备了完成本所需的部分实验条件和设备，此外，还可借助于生物化工重点实验室的部分设备。经过大学四年的学习，本人已经掌握了本试验中所涉及的基本操作，而且，课题相关资料收集充分，前期工作准备充分。相信在老师的细心指导下，通过个人的努力，可以达到实验的预期目标。
4本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路。
4.1 重点研究的、关键的问题
（1）胡萝卜汁的浓度的确定
（2）蔗糖添加量的确定
（3）菌种比例参数的确定
4.2解决的思路。
 查阅相关文献资料，通过实验，对有关数据进行分析处理，最终确定相关参数。
5本课题所必须的工作条件及解决的办法。
5.1 原料
 胡萝卜，乳酸菌
5.2 主要设备 
均质机，打浆机，胶体磨，恒温培养箱，电磁炉，锅
5.3 化学试剂   
吐温80，
6本课题的工作方案及进度计划。
6.1准备工作
6.1.1了解乳酸菌发酵相关情况
6.1.2掌握接种乳酸菌的操作过程
6.1.3掌握胡萝卜汁的工艺流程
6.1.4掌握数据分析处理的方法
6.2 试验计划方案
6.2.1 工艺流程图
 胡萝卜汁→挑选→清洗→休整→破碎→榨汁→配料、冷却→接种→发酵→灌装→杀菌→发酵胡萝卜汁
6.2.2 感官评定指标
  香味，滋味，色泽，酸味，可接受程度
6.2.3正交试验因素水平
 胡萝卜汁浓度（%）  10  20  30 
      蔗糖添加量（%）    6  9   12 
 接种量（%）        2.5  3.0   3.5
 菌种比例（%）      1.00  1.20  1.40
 发酵温度（℃）      15  20  25  30 
6.3 进度计划
6.3.1查阅资料，完成《开题报告》和文献综述（2008.10.10－2008.11.00），

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6.3.2设计具体实验步骤，熟悉实验器材（2008.11.11－2008.11.20）.
6.3.3进行实验并完成相关数据分析处理（2009.2.25－2009.5.10）．
6.3.4完成论文，准备答辩（2009.5.11－2009.5.23　）　
7主要参考文献
[1] 华中农业大学，蔬菜贮藏加工学 ，北京 ：农业出版社，1995.5 ：315—316
 [2]  刘仲敏，林兴兵，杨生玉等。现代应用生物技术，北京：化学化工出版社，2004.8 366-——369
[3]中国医学科学院卫生研究所编著    食物营养成分表    人民卫生出版社1977
 
 [4]  胡小松，李积宏，崔雨林等，现代果蔬汁加工工艺学。北京：中国轻工业出版社，1997.1
 233——234
[5]李志澄、刘斌编   蔬菜贮藏现代技术    上海科学技术出版社 1986
 
[6]  张德权，艾启俊， 果蔬深加工新技术，北京：化学工业出版社， 2002.12，103——104
[7]  杨宝进，张一鸣，现代食品加工学，北京：中国农业大学出版社，2006.9   534——535
[8] 邓桂森、周山涛编   果品贮藏与加工  上海科学出版社 1985
[9]山东农学院主编   果实蔬菜贮藏加工学（上册）  农业出版社 1961